伺服通道由可變增益放大器（Variable Gain Amplifier，VGA），非對稱校正（Asymmetry Correction，ASC），連續時間濾波器（Analog Continuous Time Filter，CTF），模數轉換器（Analog-to-Digital converter，ADC），伺服狀態序列（Servo State Sequencer），伺服增益和時鐘恢復邏輯（Servo gain and timing logic），伺服數據檢測模組，伺服同步碼檢測模組，同步相位檢測模組，位置誤差信號解調模組組成。通道的前端包括VGA，ASC，CTF 和ADC 模組，用於所有的同步模式。同步檢測數據，包括 PES，可以實時的傳輸到 NRZ 接口，或者可由編程接口訪問。
基本介紹
- 中文名：伺服通道
- 外文名：servo channel
- 學科：計算機硬體
- 組成：可變增益放大器、連續時間濾波器
- 有關術語：通道
- 目的：現數據寫入和可靠的恢復
硬碟伺服通道組成,伺服刻寫方式,伺服信息錄入結構分類,讀寫通道,
硬碟伺服通道組成
模擬前端部分
模擬前端包括以下組件：VGA，ASC，CTF，ADC。其中可變增益放大器（VGA）是 AGC（Auto Gain Control）自動增益控制環路的重要部件，其主要作用是對輸入信號提供歸一化的放大，抑制檢測信號的絕對振幅，同時保留每個頻譜成份中相對振幅的最佳可能分辨力，防止出現測量信道的飽和與數據丟失。ASC 是磁頭非對稱校正，讀回波形的幅度不對稱是由於磁頭多層結構中的自由層電子自旋造成了磁頭感應電流的偏移，由於現今磁頭層結構的不斷完善，ASC 一般被旁路。連續時間濾波器（CTF）的作用就是低通濾波器，濾除高頻噪聲。ADC將模擬信號轉化為數位訊號交由後面的數字部分的模組處理。
伺服均衡器
均衡器的作用是將經ADC採樣後得到的序列進行整形，以減少碼間干擾的影響，使其符合PR4 或 EPR4 等不同的信道傳輸特性。微硬碟通道採用了自適應 FIR均衡器結構，自適應濾波器的特性變化是由自適應算法通過調整濾波器係數來實現的。一般而言，自適應濾波器由兩部分組成，一是濾波器的結構，二是調整濾波器係數的自適應算法。
伺服自動增益控制
自動增益控制環路就能對有用的信號進一步放大整形穩定，對干擾信號進行抑制、過濾，從而確保信號的幅值和波形處於最利於模-數轉換的狀態。其中最關鍵的是兩個自動增益環路的確立。一個自動增益塊是由模擬環控制，它通過全波整流電路利用反饋迴路完成對增益初步範圍控制。另一個自動增益塊由數字環控制，該數字環是由一個六位的數-模轉換器藉助外部配套的數位化特定用途積體電路構成，它對增益進行微調，從而完成對增益的精確控制。
伺服時鐘恢復
時鐘恢復模組從伺服序列或數據序列中提取同步時鐘，來控制ADC轉換器的轉換時刻，保持位同步。時鐘恢復環路的目的是要解決讀回通道中的位同步問題，即要在回讀數據時產生與讀回碼元頻率和相位同步的時鐘信號，輔助正確地恢復讀回數據，並且儘可能快地捕捉和跟蹤讀回數據的頻率和相位，儘量減少時鐘與碼元的相位誤差，使數據在儘量準確的時刻採樣判決，以儘可能準確地恢複數據。
伺服採樣時鐘
伺服採用時鐘用來控制ADC 轉換器的採樣，時鐘的精度和穩定度非常重要，採樣時鐘分為固定頻率採樣時鐘和可變頻率採樣時鐘，常用的晶體振盪器無法滿足要求，因此需採用頻率合成器來產生高精度的時鐘。
伺服 ADC 採樣電路
由於通道採用 PRML 技術，為了減少器件和功耗，伺服採樣電路大都採用ADC 轉換器，由於 ADC 轉換器在採樣時存在量化噪聲誤差，因此過採樣是常用的採樣技術。
伺服刻寫方式
對於硬碟伺服刻寫依據刻寫時的碟片是否在硬碟驅動器(driver)中，硬碟伺服刻寫方式可分為裸盤刻寫和 In-drive 刻寫兩種方式：
裸盤刻寫方式。該方式下，碟片不在驅動器中，而是直接安裝於伺服刻寫設備中。這種方式的優點在於不需要硬碟驅動器而可以同時刻寫多片磁碟，提高了刻寫效率。但由於這種方法必須在淨房中進行，淨房占用率高。而且刻好後碟片還得裝配在磁碟驅動器中，這樣容易造成磁軌的圓心和硬碟的馬達主軸不同心。這些都是該方式的缺點。
In-drive 刻寫方式。碟片安裝在驅動器中，從而不會有轉動軸心偏差，有效的解決了伺服磁軌的圓心和硬碟的馬達主軸不同心這一問題，但是占用淨房的時間依然很多，其刻寫效率還有待提高。
依據刻寫時是否需要輔助定位設備和是否需要淨房環境，硬碟伺服刻寫方式又可分為以下三種方式：
全伺服刻寫。此種方式需要輔助定位設備，整個過程都要在淨房環境中利用伺服刻寫設備完成，且是一次將全部的伺服信息完整寫入。
部分伺服刻寫。該方式將伺服刻寫過程分為兩個階段：第一階段在淨房環境利用伺服刻寫設備進行，先寫入部分關鍵伺服信息；第二階段在一般生產環境條件下通過 HDD 自行在其密閉腔內將伺服信息補充完整。
自伺服刻寫。即不需要特定的刻寫設備，也不需要淨房環境，HDD自行在其密閉腔內完成所有的伺服刻寫任務。此種刻寫方式效率高，性能穩定，但是需要driver 的固件(firmware)的支持。
伺服信息錄入結構分類
伺服編碼由專門的伺服刻寫裝置刻錄到磁碟表面上。因錄入的部位和方式的不同有以下的幾種不同結構：
專用伺服面
它使用一個盤面，全部用於錄入伺服信息，並由專用的伺服磁頭讀取。專用伺服面具有定位精度高、回響速度快的優點，但同時也存在一些不足之處。其一是，伺服磁軌與數據磁軌不在同一盤面上，當出現盤腔內溫度不一致時，會因材料線脹係數不同，出現由伺服磁頭確定的位置不能精確反映數據磁軌位置的問題。此外，碟片的偏擺、振動和其他因素都會影響磁軌位置的準確性。其二是，伺服面占用了一個盤面的容量，花銷太大，尤其是在碟片數很少的情況下。在小型磁碟驅動器中已經很少使用專用伺服面。
扇區伺服
它將伺服信息嵌入每個扇區的開頭部分。可使用同一盤面既錄入伺服信息，用於定位和跟蹤磁軌，又存儲數據，供用戶使用。它的優點是：數據信息緊跟在位置伺服信息之後，定位精度較高；不使用專用伺服面，節約了磁碟容量的開銷，尤其是當驅動器中的碟片較少時更是有利；它還可以部分克服外界干擾和內部因素（如材料變形）等引起的誤差。但設計者必須考慮在系統性能和有效容量之間作出選擇，因為增加伺服信息必將減少磁碟數據容量，而在一定範圍內增加伺服信息的位元組數則有利於增加尋道速度和提高定位與伺服精度。
混合伺服
它是扇區伺服與專用伺服面相結合的產物。粗定位使用專用伺服面提供的道地址與伺服信息，精確定位則使用由扇區內提供的位置伺服信息。因其可以克服以上二者的缺點，故道密度可以得到提高，但是，因專用伺服面占用的有效容量較多，故只適宜於驅動器中裝置磁碟數目較多的情形。
埋入伺服
它是一種採用雙層媒體分別錄入伺服信息和記錄數據的方式。下層媒體的矯頑力很高，用以錄入伺服信息。上層媒體則用於記錄數據，其矯頑力相對較低，不至於在寫入數據時覆蓋下層媒體上預先錄入的伺服信息。埋入伺服方式克服了其他伺服方式中數據與伺服信息不在同一位置的分離現象，提高了跟蹤數據道的準確性，被認為是一種較好的方式。但因對記錄媒體提出了額外的要求，且需要專用的寫伺服磁頭，增加了工藝難度和製造費用，故尚未投入到實際的套用中。
讀寫通道
讀寫通道是指傳輸信息的數據通路或計算機系統中傳送信息和數據的裝置。硬碟讀寫通道與同步數字基帶通訊系統是極為相似的，兩個系統共同的目標是儘可能精確的找回傳送或存儲的信息。信息由二進制數據組成，在基帶系統中，數據傳送使用非調製技術對數據進行編碼來取代對數據進行直接調製，接收信號通過均衡、判決和時鐘恢復技術去恢復原始數字數據。由於硬碟和數字通訊系統在操作和系統級上的相似性，使得通訊系統的接收和傳送技術能廣泛的用在硬碟讀寫通道。讀寫通道是信息存儲系統的重要組成部分，其關鍵的功能是通過電路實現數據寫入和可靠的恢復。高效合理的讀寫通道設計不僅可以提高存儲密度還能提高數據的傳輸速率。均衡器、數據檢測器以及時鐘恢復電路是讀寫通道重要的組成模組。讀寫通道是介於讀寫頭與設備控制器之間的電子電路，它是數字信息存儲系統中數據通道的重要組成部分。從數據的流程可以看出，讀寫通道有如下的重要作用：信號轉換：寫入時，將經過編碼的數據與時鐘混合脈衝序列變換為驅動信號黯然失色裝置的電信號（驅動電流、調製光束光強或脈衝頻率的電壓等）。例如，將脈衝序列變換為幅值恆定、極性翻轉的寫驅動電流，用以激發寫入磁化翻轉的磁頭場。誤差補償：這是在編碼時，考慮到讀出時脈衝擁護和期貨與媒體和記錄特性有關因素的影響，會合峰點偏移而採取的一種多級滯後寫入的補償措施，用於減輕讀出時的峰點偏移。讀出信號的處理：由於信號轉換裝置的輸出阻抗很小，信號幅度微弱，信噪比稱臣，故應對信號進行一序列處理，諸如姐抗匹配、放大、濾波，以及脈衝變換等。均衡與判決：均衡的目的是通過改變通道的時間回響或信號頻譜分布，抵制位間或通道的互相干擾/判決包含檢測和判定所恢復的數據序列的正確性。最簡單的確均衡例子是通過移查器使峰點經秀色可移相 90 度後成為零點，檢測零交叉點以撮數據，並經過分離電路健忘出數據和時鐘。
